宫颈癌腔内联合组织间插植近距离后装治疗中IPSA和HIPO逆向优化算法的比较分析

目的 比较宫颈癌腔内联合组织间插植三维后装计划中模拟退火逆向优化（IPSA）和混合逆向优化（HIPO）剂量分布的差异,为宫颈癌腔内联合组织间插植后装治疗逆向计划优化方法的选择提供依据。方法 选取2016年12月至2017年5月于河北省沧州中西医结合医院43例宫颈癌患者资料,所有患者原后装治疗计划采用IPSA优化,基于原图像信息,给定同样的初始约束条件,不进行手动优化,直接计算IPSA和HIPO计划,对高危靶区（HR-CTV）剂量体积参数D₉₀、D₁₀₀、V_100%,以及均匀性指数（HI）、适形指数（CI）、危及器官（OAR）（膀胱、直肠和乙状结肠）D_{2 cm³}的数据进行评价。结果 两组间HR-CTV的D₉₀、D₁₀₀以及CI剂量差异无统计学意义（P>0.05）,但HIPO组HR-CTV的V_100%为（87.72±0.49）%;HI为（0.51±0.08）,明显高于IPSA组的（85.01±0.55）%,HI（0.42±0.06）,差异具有统计学意义（t=2.54、3.02,P<0.05）。对于OAR,与IPSA计划相比,HIPO计划中膀胱的D_{2 cm³}（3.42±0.17）Gy,直肠的D_{2 cm³}（3.04±0.37）Gy,明显低于IPSA计划膀胱的D_{2 cm³}（3.57±0.28）Gy,直肠的D_{2 cm³}（3.21±0.48）Gy,差异具有统计学意义（t=0.27、0.19,P<0.05）。乙状结肠D_{2 cm³}剂量两者差异无统计学意义。结论 在宫颈癌腔内联合组织间插植后装治疗中,采用HIPO优化比IPSA优化可以获得更好的靶区HI以及减少膀胱和直肠的受照剂量。     

宫颈癌后装治疗中图形优化与逆向模拟退火优化剂量学分析

目的 比较宫颈癌三维后装计划中图形优化（GO）和模拟退火逆向优化（IPSA）剂量分布的差异,为宫颈癌后装治疗计划优化方法的选择提供依据。方法 利用Excel 2007产生的随机数,从已完成治疗的根治性宫颈癌患者中选取21例,原后装治疗计划采用图形优化,基于原图像信息,制定IPSA计划,统计临床靶区（CTV）剂量体积参数V_100%、V_150%,以及均匀性指数（HI）、适形指数（CI）、膀胱和直肠的D_{1 cm³}、D_{2 cm³},对比两种优化方法的剂量特点。结果 两个计划的靶区剂量均能满足处方要求,所有靶区剂量参数的均值接近,差异无统计学意义（P>0.05）。与GO计划相比,IPSA计划中膀胱D_{1 cm³}、D_{2 cm³}的剂量明显降低（t=3.596、3.490,P<0.05）;直肠剂量参数的差异无统计学意义（P>0.05）。结论 在宫颈癌三管后装治疗中,采用GO和IPSA对靶区无影响,但IPSA可以减小膀胱的最大受量。     

3D打印共面坐标模板辅助125I放射性粒子植入治疗盆壁复发宫颈癌的剂量学研究

目的 探讨放疗后盆壁复发宫颈癌患者采用3D打印共面坐标模板（3D-PCT）辅助¹²⁵I放射性粒子植入治疗剂量精确性实施的可行性。方法 本研究为单中心的回顾性研究,选取2016年4月至2017年12月北京大学第三医院应用3D-PCT辅助¹²⁵I放射性粒子植入治疗的放疗后盆壁复发宫颈癌患者资料10例。患者年龄37~71岁,中位年龄53.5岁,KPS评分≥ 70分。所有患者均接受过盆腔放疗。病灶体积为3.5~58.0 cm³（中位31.9 cm³）,处方剂量120~180 Gy,粒子活度0.55~0.67 mCi（1 Ci=3.7×10¹⁰Bq）,术前计划植入粒子数目为50（12~81）颗。根据术前计划在3D-PCT引导下行放射性粒子植入术。术后实际植入粒子数目为53（10~82）颗。评估剂量学参数包括D₉₀、D₁₀₀、V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀、靶区外体积指数（EI）、适形指数（CI）和均匀性指数（HI）,以及危及器官剂量D_{2 cm³}、D_{1 cm³}和D_{0.1 cm³}。术前计划与术后计划参数的比较采用相关样本非参数检验。结果 术后实际植入粒子数目多于术前计划设计,差异有统计学意义（Z=-2.255,P<0.05）。术后计划与术前计划的靶区剂量学参数D₉₀、D₁₀₀、V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀、EI、CI和HI比较,差异均无统计学意义（P>0.05）。膀胱、肠道的D_{2 cm³}、D_{1 cm³}和D_{0.1 cm³}、直肠D_{0.1 cm³}的术后计划与术前计划剂量差异均无统计学意义（P>0.05）。直肠D_{2 cm³}和D_{1 cm³}术后计划剂量低于术前计划,差异均有统计学意义（Z=-2.100、-2.240,P<0.05）。结论 3D-PCT辅助¹²⁵I放射性粒子植入治疗盆壁复发宫颈癌,通过术中剂量优化,术后实际剂量达到术前计划设计,可以保证¹²⁵I放射性粒子植入盆壁复发宫颈癌的剂量精确实施。     

模拟退火逆向优化算法在宫腔管联合插植针的宫颈癌三维后装腔内放疗中的应用

目的 探讨模拟退火逆向优化算法（IPSA）在以插植针为施源器的宫颈癌三维后装腔内放疗中的应用效果。方法 以2016年10月至2018年7月接受根治性外照射及腔内联合组织间插植的局部晚期宫颈癌患者60例为研究对象,其中宫腔管联合1~4根插植针的患者各15例。在每例患者的同一套CT图像上,分别用正向的图形优化（GRO）方式和IPSA完成两种放疗计划,采用配对t检验分析两种计划方式的剂量学差异。结果 IPSA计划的D₉₀、V₁₀₀均高于GRO计划（t=-4.742、-4.823,P<0.05）,但靶区一致性指数（CI）和靶区适形指数（COIN）略低于GRO计划（t=9.642、8.783,P<0.05）。两组计划的靶区高量（V₁₅₀、V₂₀₀、V₃₀₀）比较,差异无统计学意义（P>0.05）。两组计划的膀胱、直肠D_{2 cm³}相近（P>0.05）。宫腔管联合1根插植针时,IPSA较GRO的平均D₉₀只提高了4 cGy （P>0.05）;但随着插植针管数的增加,IPSA相比于GRO,D₉₀提高的幅度也逐渐增加;当增加到4根插植针时,IPSA较GRO的平均D₉₀增加了14 cGy （t=-3.180,P<0.05）。与GRO相比,IPSA的V₁₀₀提高的幅度同样随着插植针管数的增加而逐渐增加。结论 在以宫腔管联合插植针为施源器的宫颈癌三维后装治疗中,相比于GRO计划,IPSA计划在未增加靶区高量和危及器官剂量的情况下,可以提高靶区的覆盖度（D₉₀、V₁₀₀）,且随着插植针管数的增多,IPSA较GRO在提高靶区覆盖度方面的优势也更为明显。     

一种可控制驻留时间变化幅度的后装放射治疗逆向优化算法的研究

目的 报道三维后装放射治疗中一种可控制驻留时间变化幅度的算法的实现方法和结果。方法 逆向优化算法（GBPO）使用标准的二次目标函数,在目标函数中增加一个可控制驻留时间变化幅度的项,用驻留时间调制因子（DTMF）调节驻留时间的变化幅度。回顾性研究15例使用了三管施源器（Nucletron part#189.730）治疗的宫颈癌患者,分析DTMF与驻留时间标准差的关系,统计剂量体积直方图（DVH）参数（HR-CTV D_100%、V_150%,危及器官D_{0.1 cm³}、D_{1 cm³}、D_{2 cm³}）,评估GBPO计划和商用计划系统（采用IPSA算法）计划之间的差异。结果 当DTMF<20时,驻留时间标准差迅速减小,在DTMF增加到100之后,驻留时间标准差无明显变化。GBPO计划的D_100%（3.63±0.36）高于IPSA计划（3.53±0.34）,两者比较,差异有统计学意义（t=2.45,P<0.05）,两种计划之间其他DVH参数比较的差异无统计学意义（P>0.05）。结论 三维后装放射治疗中控制驻留时间变化幅度的方法是可行的,采用GBPO制定的计划在靶区覆盖和危及器官保护方面与IPSA计划相似,GBPO可集成在三维后装放射治疗计划系统中。     

3D打印个体化模具在子宫内膜癌术后三维后装治疗中的剂量学研究

目的 探讨3D打印个体化模具辅助子宫内膜癌术后三维后装治疗中的剂量学优势。方法 回顾性选取宁波大学附属第一医院21例早期子宫内膜癌术后患者的三维后装治疗计划,利用北京科霖众计划系统,在已实施的个体化模具组基础上,为每位患者设计虚拟单通道柱状施源器计划,所有计划均采用三维逆向模拟退火的算法。比较两组计划靶区90%、98%和100%体积接受的最低剂量(D₉₀、D₉₈、D₁₀₀)以及适形指数(CI)、均匀度(HI)、超剂量体积指数(OI);同时,对比两组危及器官膀胱、直肠、小肠和尿道的0.01、1、2以及5 cm³所接受的最大剂量(D_{0.01 cm³}、D_{1 cm³}、D_{2 cm³}以及D_{5 cm³})差异。结果 两组计划都能满足临床需求。在靶区所受剂量方面,两组计划靶区D₉₀、D₉₈、D₁₀₀没有明显差异,但是个体化模具组靶区剂量的CI、HI均优于单通道组靶区,而靶区OI指数小于单通道计划(t=-3.21、-5.99、6.25,P＜0.05)。在危及器官所受剂量方面,个体化模具组膀胱、直肠、尿道所受剂量D_{1 cm³}、D_{2 cm³}和D_{5 cm³}相比单通道组均有明显降低(t=3.18、3.21、3.77、7.97、8.92、10.92、2.54、3.46、4.28,P＜0.05);小肠由于距离靶区比较远,在两组计划中所受剂量差异不明显(P＞0.05)。结论 3D打印个体化模具在子宫内膜癌术后三维近距离治疗中靶区均匀度、适形指数更优,而且膀胱、直肠、尿道所受剂量更低,具有推广价值。     

宫颈癌外照射急性放射性直肠炎剂量-体积-时间关系研究

目的 回顾性分析宫颈癌调强放射治疗（intensity-modulated radiation therapy,IMRT）中急性放射性直肠炎的发生与直肠受照剂量、体积以及受照时间关系。方法 收集本院2011年1月至2013年12月行IMRT照射的51例宫颈癌病例,根据RTOG/EORTC毒性分级标准分为1~4级。用剂量体积直方图（DVH）评价标准计划下不同放射性直肠炎分级组的患者直肠受照剂量体积。分析直肠D_max、D_mean、D_{1 cm³}、D_{2 cm³}、D₄₀、V₄₀和出现症状时直肠受照剂量。结果 急性放射性直肠炎发生的平均时间为放疗后（23.06±12.01）d。与发生放射性直肠炎3~4级组相比,放射性直肠炎2级组的直肠D_max值更低,差异有统计学意义（F=5.268,P<0.05）;与发生放射性直肠炎3~4级组相比,放射性直肠炎1级、2级组的直肠D_{1 cm³}、D_{2 cm³}值均低于放射性直肠炎3~4级组（F=4.893、4.406,P<0.05）,而直肠D₄₀和V₄₀值的差异无统计学意义（P>0.05）。结论 宫颈癌患者IMRT放疗20 d左右较易发生急性放射性直肠炎,且较多发生轻度到中度急性放射性直肠炎,重度急性放射性直肠炎的发生率低。在宫颈癌IMRT放疗时,尽量减小直肠D_max、D_{1 cm³}、D_{2 cm³}的值,对降低重度急性放射性直肠炎的发生率有意义。     

宫颈癌后装放疗时膀胱直肠小肠受照剂量探讨

目的 探讨宫颈癌腔内放疗时不同体积的膀胱、直肠与危及器官受照剂量的关系。方法 选取宫颈癌患者共47例,给予剂量点处方剂量600 cGy的高剂量率腔内后装治疗,用剂量体积直方图(DVH)评价标准计划下不同体积的膀胱、直肠和小肠对相应受照剂量的影响。将膀胱按体积大小分成<80 cm³组、80~120 cm³组和>120 cm³组,直肠按体积大小分成>60 cm³ 组和≤60 cm³组,分析其体积与剂量分布的关系。采用方差分析和t检验方法分析D_{1 cm³}、D_{2 cm³}、D_30%和D_50%。结果 与膀胱体积<80 cm³组相比,80~120 cm³组和>120 cm³组的膀胱D_30%、D_50%受照剂量增高(F=5.074、5.088,P<0.05),小肠D_{1 cm³}和D_{2 cm³}值差异无统计学意义(P>0.05);与直肠体积>60 cm³ 组相比,≤60 cm³组的直肠D_{1 cm³}受照剂量减小(t=-2.045,P<0.05)。结论 宫颈癌近距离放疗时,保持膀胱的适当充盈,直肠体积的减少,可使直肠、膀胱和小肠的受照射剂量均相对降低,从而减少放疗的不良反应。     

早期鼻咽癌螺旋断层放疗颈部皮肤受量的剂量学研究

目的 探索早期鼻咽癌螺旋断层放射治疗（Tomotherapy）计划设计过程中降低颈部皮肤受照剂量的方法。方法 采用简单随机抽样法选取17例已接受螺旋断层放射治疗的早期鼻咽癌病例，将各病例颈部外轮廓内缩3 mm生成新的组织器官即颈部皮肤组织，同时清除各靶区与颈部皮肤组织的交叉部分；针对上述处理过的病例进行两组计划设计，常规（TP）组按照常规计划方法进行螺旋断层放疗计划设计；新计划（NP）组是将颈部皮肤组织作为危及器官进行剂量限制计划设计；比较两组计划中各靶区以及危及器官的剂量参数、机器跳数以及治疗时间等参数。结果 两组计划均能满足临床处方要求，两组计划各靶区的D₉₈、D₉₅以及D₂差异均无统计学意义（P>0.05）；NP组的脑干D_max、脊髓D_{1 cm³}、右侧腮腺D_mean高于TP组接受的剂量（t=2.47、2.34、2.77，P<0.05），左颞颌关节D_max较TP组低（t=2.30，P<0.05），皮肤V₃₀、V₄₀、V₅₀、V₆₀比TP组明显降低（t=8.37、6.02、5.82、4.89，P<0.05）。NP组单次总机器跳数比TP组平均减少6.3%，单次实际执行时间比TP组平均减少8.1%。结论 早期鼻咽癌螺旋断层放射治疗应该勾画颈部皮肤，并在计划设计过程中将其作为危及器官进行剂量限制，该方法能够有效降低颈部皮肤受照剂量，减轻放射治疗过程中皮肤反应，提高患者生活质量。     

量化分析早期肺癌和寡转移癌立体定向消融放疗过程中瘤体变化规律

目的 精确测算肺肿瘤立体定向消融放疗(stereotactic ablative radiotherapy, SABR)过程中瘤体的变化规律,优化SABR计划。方法 2011年10月至2014年10月,采集在河南省肿瘤医院放疗科接受SABR的66例早期肺癌和寡转移癌患者(共71枚肿瘤)的定位CT和验证CT图像,以首次治疗前肿瘤体积为基线,分别测算分次间肿瘤体积变化,用广义估计方程分析瘤体变化趋势。等效生物剂量(BED)60 Gy时瘤体变化超过25%的患者修订放疗计划,比较原计划和修正计划危及器官的受照剂量。结果 49枚瘤体缩小,21枚增大,1枚无变化,治疗过程中肿瘤体积变化差异无统计学意义(P=0.281)。当接受照射的BED达60 Gy时,26枚肿瘤体积变化超过25%(21枚缩小,5枚增大)。比较其修正计划和原计划,体积缩小的21枚肿瘤的肺V₅、脊髓D_max和D_{1.2 cm³}、食管D_max和D_{5 cm³}、胸壁D_{30 cm³}差异均有统计学意义(t=3.139~11.939,P<0.05),体积增大的5枚肿瘤的肺V₅和V₂₀、脊髓D_max和D_{1.2 cm³}、食管D_max、胸壁D_{30 cm³}差异均有统计学意义(t=-10.436~-2.518,P<0.05)。结论 SABR过程中肺肿瘤体积变化较大时,及时修订靶区和治疗计划可能使患者受益。     

组织非均匀性对宫颈癌近距离治疗剂量评估影响研究

目的 比较近距离治疗两种临床常用的剂量计算方法和基于CT影像的蒙特卡罗程序计算的剂量差异,探讨组织非均匀性对宫颈癌近距离治疗剂量评估的影响。方法 回顾性选取2018年1月至2020年6月在安徽省肿瘤医院接受三维近距离治疗的宫颈癌患者11例,分别采用美国医学物理师协会（AAPM） TG43号报告的纯水剂量计算方法（TG43-BT）、快速非均质剂量计算算法Acuros BV （BV-BT）和基于治疗CT影像的EGSnrc蒙特卡罗程序（MC-BT）计算各计划的剂量分布,分析比较3种算法的靶区剂量（D₉₈、D₉₀和D₅₀）、剂量区体积（V_{3 Gy}、V_{6 Gy}、V_{9 Gy}和V_{12 Gy}）和危及器官（OARs）D_{2 cm³}剂量差异。结果 TG43-BT中HRCTV D₉₀为6.274 Gy,比MC-BT高出了近5%,且TG43-BT对靶区体积剂量和各剂量区体积均存在过高评估;除靶区D₅₀和高剂量区V_{12 Gy}外,BV-BT和MC-BT对于靶区剂量计算差异无统计学意义（P>0.05）。此外,BV-BT和MC-BT在直肠、小肠和乙状结肠的D_{2 cm³}评估上差异无统计学意义（P>0.05）,而MC-BT膀胱D_{2 cm³}为4.609 Gy,比TG43-BT、BV-BT明显偏高。结论 TG43-BT未考虑组织非均匀性影响,普遍高估了靶区和多数OARs受量;BV-BT计算效率高,且在多数靶区和OARs评估参数上与MC-BT计算基本一致,但在近源位置和被充盈膀胱的剂量计算上存在不足,临床评估时仍需谨慎。     

形变配准在宫颈癌近距离放疗分次间剂量评估中的可行性研究

目的:比较近距离放疗分次间靶区和正常组织在形变配准(DIR)和简单累加剂量体积直方图(DVH)情况下,累积剂量的剂量学差异,分析在宫颈癌三维近距离放疗计划中,形变配准技术应用于靶区和正常组织剂量评估的可行性。方法:回顾性选取13例宫颈癌近距离放疗病例,每个病例均进行了4次CT定位的近距离放疗。对每个病例的4次CT进行形...     

基于Pinnacle3自动化计划设计模块在直肠癌调强放疗的应用研究

目的 通过比较自动化计划设计（Auto-Planning,AP）和调强放疗（IMRT）在直肠癌调强计划设计中的靶区和危及器官的剂量学差异,探讨AP在直肠癌计划设计中的优势。方法 选取10例直肠癌术后放疗病例,用Pinnacle³9.10计划系统基于同一CT图像进行IMRT和AP计划设计,比较两种不同计划的剂量体积直方图,分析靶区适形度指数（CI）、均匀性指数（HI）和危及器官受照剂量的差异。结果 AP计划中,靶区D_mean和D_min略有增加,D_maxcGy略有减小,差异有统计学意义（t=-1.36、-3.03、0.37,P<0.05）。D₂、D₉₅、D₉₈差异均无统计学意义（P>0.05）。AP计划中靶区的HI值有所降低,CI值有所提高,差异有统计学意义（t=1.24、0.10,P<0.05）。危及器官中膀胱V₄₀、V₅₀,小肠的 V₃₀、V₄₅、V₅₀,左右股骨头V₃₀、V₄₀,在AP计划与IMRT计划比较中差异有统计学意义（t=-3.21~1.02,P<0.05）。膀胱V₃₀、V₄₅,小肠V₄₀及左右股骨头V₄₅受照剂量体积均略低于IMRT计划,但差异无统计学意义（P>0.05）。结论 直肠癌AP计划能够达到比IMRT计划更好的靶区适形度,能有效降低靶区最高剂量,增加靶区最低剂量,减少热点和冷点,同时降低危及器官受照剂量,更好的保护正常组织。     

宫颈癌二维近距离后装治疗中危及器官参考点剂量与三维体积剂量的相关性研究

目的 利用宫颈癌二维近距离后装治疗中危及器官（OARs）点剂量预测其三维体积剂量,评估在特定条件下,二维计划OARs体积剂量能否满足三维后装剂量限值要求。方法 回顾性分析基于CT图像的10例宫颈癌患者近距离后装治疗计划,将处方参考点剂量定为600 cGy,膀胱和直肠参考点剂量<360 cGy,设计并优化得到二维后装治疗计划。采用Pearson相关分析法对膀胱、直肠参考点剂量及OARs体积受量做相关性分析,利用线性回归方法得出膀胱、直肠参考点与其体积剂量的线性方程。结果 膀胱、直肠参考点剂量分别与其D_{1 cm³}、D_{2 cm³}、D_{5 cm³}和平均剂量显著正相关（r=0.559~0.668,P<0.05）;膀胱、直肠参考点剂量分别是其D_{2 cm³}的1.404和1.181倍;内外照射完成后膀胱、直肠D_{2 cm³}的相当于200 cGy分次等效生物剂量（EQD2）分别为8 410.0和6 827.0 cGy,均低于二者体积剂量限值。结论 利用膀胱、直肠参考点剂量能在一定程度上预测其体积剂量,对于满足膀胱、直肠参考点剂量低于处方剂量60%二维近距离后装计划,可将膀胱、直肠体积受量控制在相对安全的剂量范围内。而由于缺乏对小肠、乙状结肠剂量检测,二维后装计划在临床使用上仍然具有很大局限性。     

非共面与共面模板辅助125粒子植入治疗胰腺癌术前剂量学对比

目的比较放射性粒子植入治疗胰腺癌采用非共面和共面模板术前计划参数的差异,以指导临床应用。方法选取2017年1月至2019年5月于北京大学第三医院接受外照射的胰腺癌患者,其影像信息导入近距离治疗计划系统,分别设计非共面计划与共面计划,每例患者处方剂量设定为110 Gy,粒子活度0.4 mCi(1 Ci=3.7×10^10Bq),分别优化剂量分布,比较两者的针数、粒子数、90%和100%靶体积受照剂量(D₉₀、D₁₀₀)、100%、150%、200%的处方剂量覆盖的靶体积(V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀)、适形指数(CI)、靶区外体积指数(EI)和均匀性指数(HI);比较周围正常器官小肠、结肠、十二指肠、胃、脊髓2 cm^3和5 cm^3所受到的照射剂量D_(2 cm^3)和D_(5 cm^3)。结果共面计划比非共面计划的植入针数18.63 vs.16.45针稍多(t=-3.239,P<0.05);粒子数相当90.2 vs.91.01颗(t=-3.373,P>0.05);靶区的D₉₀、D₁₀₀、V₁₀₀、V₁₅₀、V₂₀₀、CI、EI、HI差异无统计学意义(P>0.05);周围正常器官小肠、结肠、十二指肠、胃和脊髓的D_(2 cm^3)、D_(5 cm^3)差异无统计学意义(P>0.05)。结论3D打印非共面与共面计划均可达到处方剂量,同时正常器官的剂量相差很小,模板各有自己特点,故临床需要根据具体情况进行选择。